일반물리학실험 | 광학지레

 

 

 

TIP

 

 

얇은 종이 등의 두께 또는 미세한 길이의 변화를 측정한다.

 

 

 

실험 배경

광학지레는 아래 그림과 같이 기준면(평면)과 측정대상(얇은 종이 또는 플라스틱 카드 등 얇은 물체)에 거울M을 걸쳐놓고 거울이 기울어지는 각도 α의 상대적 변위를 광학적으로 측정하여 길이의 미세한 변화를 알아내는 장치이다. 이것은 한 반사경에 일정한 방향의 빛을 입사시켰을 때 반사경이 α만큼 회전하면 반사법칙에 의하여 광선은 2α만큼 변하게 되는 것을 이용한 것이다.

 

광학지레를 평면대 위에 놓고 레이저 빛이 광학지레의 유리면에서 반사 된 눈금자 위 y의 위치에 오도록 하고, y의 눈금값을 읽는다. 광학지레 발 C아래에 종이를 끼우면 각도 α만큼 기울여지고 동시에 거울 M도 α만큼 기울어진다. 또한 반사된 레이저 빛이 눈금자 위의 새로운 위치 y′로 나타나게 된다. 자 S와 거울 M 사이의 거리 L을 y′-y 보다 훨씬 크게 하고, ∠y′Oy를 β라 하면 β = 2α≃ (y′-y)/L이 된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 거울면이 연직면이 되도록하여 레이저 빛이 거울에 닿는 선이 정확히 수평이 되도록 장치를 설치한다.

 

2) 평면대 위에 광학지레를 놓고 약 1m 떨어진 곳에서 눈금자로 광학지레의 거울에서 반사되는 레이저 빛이 가르치는 y를 읽어 0점으로 한다.

 

3) 조심히 광학지레의 앞발 c를 들고 종이를 끼운 다음, 반사된 레이저 빛이 가르치는 새로운 눈금 y′을 읽는다.

 

4) 자 S와 거울면 M까지의 거리 L을 잰다. 이때 M까지의 거리는 광학지레의 거울면과 거의 같은 위치에 있는 두 뒷발까지의 수직환 거리를 재면 된다.

 

5) 종이를 끼우고 뺄 때 A, B, C의 위치가 변하지 않도록 조심하면서 앞의 과정을 되풀이 하여 10회 측정한다.

 

6) 위 과정의 측정이 끝난 후에 광학지레의 세 발 ABC를 종이에 가볍게 눌러 자국을 낸 다음 작도에 의하여 AB선과 C점사이의 수직거리 z를 버니어캘리퍼스로 10회 측정한다.

 

7) z, y′-y, L의 평균과 표준오차를 구한다.

 

8) 엑셀을 이용하여 두께 d의 평균과 표준오차를 구하고,

의 형태를 보고한다.

 

 

 

[일반물리학실험]광학지레 레포트